燃燒高強度、低效率的照明和低效的電器和機器的浪費時代已經讓位于新一代更智能、更節能的設備。但是要使它們更加節能還有很長的路要走。

我們用我們的手持設備在小范圍內看到它。延長電池壽命一直是用戶的愿望，也是制造商和設計人員的目標。但是，大型耐用品類型的電器會浪費更多的能源，并且更難以改變。

以加州對制冷行業實施的更高能效標準為例。他們支支吾吾地說，設計節能冰箱和冰柜會給產品和消費者帶來不可接受的成本。但是，他們并沒有失去像加利福尼亞這樣的大市場，而是削尖了鉛筆并進行了改進——以至于不需要建造數百個發電站，排放到空氣中的污染物更少，電費現在也很便宜。低于他們本來的水平。我們都受益。

但提高設備的能源使用效率是一回事。在基于分布式隨機需求的環境中做到這一點要困難得多。以典型的住宅或公寓為例。從能源供應商的角度來看，電燈、娛樂系統、電腦、暖氣、空調、冰箱、除濕機、洗衣機、烘干機等的使用更加隨意。最壞的情況：這些公用事業必須產生足夠的備用能源來運行一切。

簡單、智能的技術正在慢慢侵入我們的生活空間。例如，智能 Nest 型恒溫器會嘗試學習用戶習慣和日常活動，以最大限度地降低供暖和制冷成本。但是，要將我們帶向下一代出色的設備和電器，我們需要三樣東西：傳感器融合、人工智能 (AI) 和允許為我們的利益做出高級通信和決策的智能設備協議，以及，代表我們。以下是我們如何讓這三件事為我們工作。

智能設備協議

傳感器融合允許一個思維過程訪問所有需要進行準確預測或確定的真實世界和模擬傳感器。它的 AI 部分是通過識別模式和鏈接來學習，這些模式和鏈接可以做出真正的決定。例如，我知道會下雨，因為暴風云正向我移動，氣壓正在下降。我不會打開灑水器，即使我現在應該這樣做。

這種智能可以導致基于規則的處理，可以實時訪問準確的傳感器信息，或者通過深度學習觀察模式并得出準確的預測。

多年前，我設計并構建了一個動態能量分配系統，該系統能夠接受來自各種來源（例如風能和太陽能）的能量，并根據需要或本地處理器實時請求將其分配給遠程負載（圖 1 ） ). 這種分布式處理環境使用本地能源為一個區域提供所需的所有電力，直到動態能量處理器可以將能量分配給該區域以滿足其需求并為其本地儲能裝置充電。傳感器測量電流和電壓降，處理器間通信允許精確控制。但要讓它發揮作用，需要一種智能設備協議，讓設備和電器在更高層次上進行通信。這仍然不存在，并且有了我們可以使用的所有有線和無線通信協議，以及我們需要的所有處理器能力，現在是在整個行業范圍內實施智能設備協議的時候了。保護環境的需要意味著，如果我們將來要擁有能源，就必須不僅僅是智能。它一定很棒。

圖 1：來自所有來源的能量都經過調節并發送到能量池，在那里它被計量并發送到任何需要或請求能量的區域。每個區域都有自己的能量存儲器，允許它在短時間內運行該區域，直到它測量到它需要的電流量并從能量池請求該電流量。當地的能源商店也可以充電。不需要的多余能量可以為蓄電池充電，產生氫氣和氧氣，并使用標準并網逆變器為電網供電。（來源：作者）

事物的電網

連接到電源或監視或控制某物的所有東西都需要有一個唯一標識符來枚舉其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以報告它可能處于的幾種狀態：空閑待機、開門燈亮、壓縮機運行、處于溫度以及這些狀態的任意組合。

如果冰箱處于或接近設定溫度，則可以中斷壓縮機。溫度仍處于食品安全范圍內，因此，如果需要運行咖啡機等實時隨機人為負載，則可以提前關閉壓縮機，而不會造成明顯的服務中斷，因為冰箱會保持低溫咖啡機運行了幾分鐘。咖啡準備好后，壓縮機可以重新啟動而不會出現明顯的服務中斷。

這給我們帶來了一個你可能已經注意到的關鍵點。輝煌的電力網絡可以維持峰值需求負荷。工廠和電力的重度消費者已經必須遵守峰值需求負載要求。如果他們消耗的電流不超過“X”，他們支付的電費就會保持在相對較低的水平。如果他們消耗更多的電流，他們就會支付更多的電費。這激勵他們有效地使用能源。

在某些時候，住宅也需要符合這種類型的限制。這樣，電力公司就可以以較低的容量運行，而不必產生過剩的容量。此外，可以協同工作以確保峰值需求負載一致性的設備將比那些不能協同工作的設備具有明顯的優勢。還可以實施相位平衡和相位角控制以提高效率并減少無功功率的浪費。

結論

為達成智能家電協議的事實標準，領先的制造商需要與 IEEE、UL 和 FCC 等標準委員會一起確定通信模式（無線和有線）以及家電必須聲明的參數。例如，出于安全考慮，在斷電情況下，某些照明可被視為比冷凍機具有更高的優先級。智能控制器可以設置步驟或推導原因：停電，天黑，人員需要退出，退出路徑需要照明，照明優先，將能量輸送到照明，直到所有人都退出。智能設備協議是我們可以一起定義和創建的東西，同時提供使其工作的部件和專有技術。我們只需要投入一點精力。

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